Литология терригенных пород-коллекторов

На коллекторские свойства терригенных пород-коллекторов влияют следующие характеристики:

1. Размер обломочных частиц, форма зерен и их окатанность;

2. Степень однородности зерен;

3. Цементирующая часть, состав цемента;

4. Механическое уплотнение;

5. Вторичное минералообразование;

6. Растворение неустойчивых минералов;

7. Текстура.

1. Размер обломочных частиц, форма зерен и их окатанность

Величина общей пористости не зависит от размера обломочных частиц, но от их размера сильно зависит проницаемость. Чем крупнее поры, тем выше проницаемость.

В горных породах, где размер пор сильно варьирует, фильтрация осуществляется по наиболее крупным порам. В случае преобладания в породе крупных пор (50 мкм и более) поры диаметром уже 20-30 мкм и более мелкие в фильтрации практически не участвуют.

Форма зерен и их окатанность также влияют на величину проницаемости. При прочих равных условиях породы, сложенные изометричными окатанными частицами, обладают большей проницаемостью, чем породы сложенные изометричными неокатанными. Терригенные породы, содержащие много слюды, отличаются сильной анизотропией проницаемости. В направлении, перпендикулярном к плоскостям табличек слюды, она резко понижена по сравнению с направлением им параллельным.

Форма и степень окатанности частиц существенно не отражается на величине пористости пород, за редким исключением, когда породы слагаются преимущественно частицами таблитчатой формы. В этих случаях пористость пород будет пониженной.

2. Степень однородности зерен (отсортированность частиц)

Как рассматривалось ранее, пористость пространства, сложенного пушечными ядрами, при кубическом способе упаковки составляет 47,7%, а при ромбоэдрической – 26%. Если же пространство, сложенное ядрами, засыпать сначала картечью, а потом мелкой дробью, то пористость этого пространства даже при кубической упаковке сначала будет 22%, а потом – 10%. При ромбоэдрической упаковке пористость в этом случае сначала станет равной 7%, а затем – 2%.

Проницаемость же изменяется пропорционально квадрату величины сечения пор.

Поэтому грубообломочные породы, как правило, не являются коллекторами нефти или газа.

Чем однороднее частицы по величине, тем выше пористость пород. Для характеристики этого свойства чаще всего используют коэффициент отсортированности. Он представляет собой отношение максимального размера диаметра зерен, составляющих 75% фракции породы, к максимальному размеру диаметра зерна, завершающего первую четверть (25%) фракции породы. В идеально отсортированной породе он равен единице. Условно принято считать хорошей отсортированностью зерен, когда коэффициент отсортированности менее 2,5, средней – 2,5-4,5 и плохой – более 4,5.

3. Цементирующая часть и состав цемента

От количества цемента зависит структура порового пространства, а вместе с этим величина пористости, проницаемости, плотности, степень уплотнения. Содержание цемента определяет тип цементации породы.

1. Базальный тип цемента встречается в породах при содержании цемента свыше 40-45%.

2. Поровый тип – при 20-35%.

3. Сгустковый – при менее 20%.

4. Пленочный и контактный типы – при менее 15%.

Широкие пределы колебания количества цемента при одинаковых типах цементации объясняются различием структурно-текстурных признаков пород. Минимальное количество цемента для данного типа цементации требуется при плохой отсортированности обломочной части породы и плотнейшей ромбоэдрической укладке зерен.

При базальном и поровом типе цемента межзерновое пространство заполнено цементом, и поэтому межзерновая пористость очень низка или даже отсутствует.

При других типах цемента межзерновая пористость имеется, а ее величина зависит от количества цемента. В ряде районов между общей пористостью и содержанием цемента в обломочных породах наблюдается обратная зависимость, а сумма объемов пористости и цемента – величина почти постоянная.

Так, в нижнемеловых терригенных породах Прикаспийской впадины сумма объемов цемента и пор на глубине 1-2 км составляет 33-41%, в юрских на этой же глубине она понижается до 23-31%.

Существенное влияние цемент оказывает и на проницаемость терригенных пород. Чем больше цемента в породе (при прочих равных условиях), тем более извилисты поровые каналы, мельче поры и хуже проницаемость.

Характер распределения цементирующего материала в обломочных породах также отражается на проницаемости. В случае одинакового количества цемента в породе при его равномерном распределении проницаемость оказывается ниже, чем при сгустковом, когда сохраняется часть крупных пор.

Цемент в обломочных породах представлен:

1) глинистыми минералами;

2) железистыми образованиями;

3) карбонатами;

4) кремнистыми веществами (в том числе в результате переотложения SiО2 – окремнения);

5) сульфатами;

6) фосфатами и др.